计算机硬件技术基础课程设计 电子琴设计
计算机硬件技术基础课程设计
课题名称：电子琴设计
指导老师：唐丹
姓名：石万里 学号：20115105 姓名：季骁航 学号：20115079 姓名：刘子页 学号：20115092 姓名：尹欣 学号：20115093
班 级：2011级自动化06班
计算机硬件技术基础课程设计 电子琴设计
摘 要
通过本学期对微机原理的学习，掌握的知识还停留在理论的上。但是这是一门实践性较强的课程，让学生在学完该课程之后，进行一次课程设计，使学生将课堂所学的知识和实践有机结合起来，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问题的能力。通过设计实践,培养学生查阅专业资料，工具书或参考书,了解有关工业标准，掌握现代设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。
微型计算机是以微处理器为核心，配以大规模集成电路存储器、输入输出接口电路及系统总线所组成的计算机。微型计算机的产生与发展是与组成微型计算机的核心部件—微处理器的产生与发展紧密相关的。每当一种新型的微处理器出现时， 就会带动微型计算机中其他部分的相应发展。例如，微型计算机体系结构的进一步优化，存储器存储容量不断增大，存取速度不断提高，外转设备性能不断改进及新的设备的出现等都是与微处理器的发展相适应的。
本次课程设计为简易电子琴设计，其主要是利用微机原理试验箱、键盘、扬声器、8254和8255芯片以及PC机对其进行模拟设计，通过编写软件程序对其进行控制。设计过程中，主要涉及到8254以及 8255芯片的端口和工作方式的选择，不同音阶的选择，以及对键盘的控制和识别功能设计，还设计了静音延时等功能。通过对所要实现的功能和硬件分析，作出了相应的流程图以及接线图。软件设计中，主要是利用了计算机汇编语言中的调用、循环、逻辑等功能语句，对所要实现的功能进行编写控制，最后通过连接电路来实现所编写的功能。在设计的最开始利用汇编语言编辑8255芯片控制字, 对其进行初始化，使其工作在方式0，即基本输入输出状态，将8255的A、B端口设置为输出,C端口低四位设置为输入,经CPU运算后, 输出到8254芯片中，由此实现对其的初始
8254芯片设定在工作方式3，通过程序设计将键盘输入的信号转化为不同频率的方波，从而实现扬声器不同音频的发音。C端口为输入，“OUT”指令可将输出对应一定频率的方波送到扬声器中，由此实现发声。本实验通过频率大小控制发出声音的高低，通过对延时程序的调用控制发出声音的长短。并通过所编程序实现对键盘的重复扫描，最终可以重复弹奏多个音符的试验目的。
关键词微机原理 电子琴 8255 8254 扫描 汇编语言
计算机硬件技术基础课程设计 电子琴设计
摘 要 .............................................................................................................................................. 2 第一章 绪 论 ................................................................................................................................. 4 1.1课程设计题目 ............................................................................................................................. 4 1.2 系统需求分析 ............................................................................................................................ 4
1.2.1 课程设计内容 ................................................................................................................. 4 1.2.2 课程设计要求 ................................................................................................................. 4 1.2.3 课程设计目的 ................................................................................................................. 5 1.3详细分工 ............................................................................................................................ 5 第二章 设计原理 ........................................................................................................................... 6 2.1系统设计内容 ............................................................................................................................. 6
2.2系统设计原理 .................................................................................................................... 6 2.3说明书......................................................................................................................................... 6 2.4设计框图 ................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.4系统实物接线图 ......................................................................................................................... 7 2.5系统流程图 ................................................................................................................................. 8 第三章 系统总体设计 ................................................................................................................... 9 3.1 芯片8255主要功能 .................................................................................................................. 9
3.1.1 8255引脚图 .................................................................................................................. 9 3.1.2 8255的引脚功能 ............................................................................................................. 9 3.1.3 8255的工作方式 ............................................................................................................. 9 3.1.3 8255的控制字 ............................................................................................................... 10 3.2 芯片8254主要功能 ................................................................................................................ 10
3.2.1 8254引脚图 ................................................................................................................... 10 3.2.2 8254引脚功能 ............................................................................................................... 11 3.2.3 8254的工作方式 ........................................................................................................... 11 3.2.4 8254的控制字 ............................................................................................................... 12
3.2.5 4×4小键盘 ........................................................................................................ 12
3.3程序代码 ................................................................................................................................... 13 第四章 仿真与调试 ....................................................................................................................... 19 第四章 个人总结 ........................................................................................................................... 21 附录 ................................................................................................................................................ 24
元器件清单 ............................................................................................................................. 24
计算机硬件技术基础课程设计 电子琴设计
第一章 绪 论
1.1课程设计题目
简易电子琴设计
1.2 系统需求分析
本课程设计需要的设备为硬件要求和软件配置要求具体要求如下： （1）硬件要求：PC机一台，TD-PITE实验装置一套。
（2）软件配置：windows XP、WMD86联机集成开发调试软件。
1.2.1 课程设计内容
设计一个电子琴，以扬声器作为发声装置，以4*4键盘作为输入装置，模拟钉子琴的琴键和功能按键，电子琴具有低，中，高三个音阶，能弹奏曲目。在计算机硬件实验系统基础上，自行完成扬声器模板的设计，完成该功能的基本功能，该部分占80分；并在此基础上自行完善和优化系统功能，该部分占20分。
1.按“1~7”中的任一数字键，则发出对应的中音。
2.若按下“高音键”和“1~7”中的任一数字键，则发出对应的高音。 3.若按下“低音键”和“1~7”中的任一数字键，则发出对应的低音。 4.弹奏时要求能够区分节拍，音调，音阶和休止符。
1.2.2 课程设计要求
大学本科生动手能力的培养和提高时大学本科的一个重要内容。本次课程的设计目的，是让我们通过课程设计建立起可编程定时/计数器8254,8255,8259应用系统的概念，根据系统设计要求，掌握初步的单系统设计方法，让学生的动手能力和对单系统从硬件系统和软件系统设计两个方面都得到实际的提高。为今后的毕业设计打下良好的基础。
课程设计的基本要求有： 1.在课程设计过程中，学会使用可编程定时/计数器8254,8255,8259及相应绘图软件，根据设计要求设计，编程，运行，调试最后提供课程设计报告； 2.课程设计应由学生本人独立完成，严禁抄袭； 3.认真编写课程设计报告。
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1.2.3 课程设计目的
（1）通过本学期对微机原理的学习，掌握的知识还停留在理论的上。但是这是一门实践性较强的课程，让学生在学完该课程之后，进行一次课程设计，使学生将课堂所学的知识和实践有机结合起来，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问题的能力。
（2）通过设计实践,培养学生查阅专业资料，工具书或参考书,了解有关工业标准，掌握现代设计手段和软件工具，并能以图纸和说明书表达设计思想和结果的能力。
（3）通过设计，不但要培养和提高学生解决工程具体问题,动脑动手的技术工作能力，而且还要逐步建立科学正确的设计和科研思想，培养良好的设计习惯，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。
1.3详细分工
成员姓名 石万里 （组长） 尹欣 刘子页 季骁航
负责内容 负责整组的人员职能分配，软件设计，思路分析，时间安排。 负责论文的撰写，设计思路分析，帮助调试，协助工作 电路设计与调试，论文的资料补充，协助工作 负责电路设计与调试，软件调试，协助工作